JP7113080B2 - 照明光学系および内視鏡システム - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、光源と、該光源からの光を偏向する偏向素子と、1つ以上のレンズを有し、前記偏向素子によって偏向された光を導光部材の入射端に導く導光レンズ群と、少なくとも1つのレンズを有し、前記光源と前記偏向素子との間に配置された集光レンズ群とを備え、前記偏向素子が、該偏向素子に入射した光を偏向し、前記光の偏向角度を変化させることによって前記入射端への前記光の入射角度を変化させ、前記集光レンズ群が、前記光源からの光を集光させることによって前記光源の像を形成し、前記偏向素子が、前記光源の像の近傍に配置され、前記集光レンズ群によって集光された光を偏向する照明光学系である。
偏向素子による光の偏向角度が経時的に変化することによって、導光部材の出射端から出射される光の配光が経時的に変化する。すなわち、被写体を照明する光の配光は、複数の配光の時間平均となる。したがって、複数の配光の組み合わせに応じて様々な配光の照明光を実現することができる。
この構成によって、被写体を照明する照明光の配光を、より適切な配光に調整することができる。
この構成によって、被写体を照明する照明光の配光を、連続的に変化させることができ、より適切な配光に調整することができる。
この構成によって、偏向素子によって偏向される光は発散光となり、導光部材の入射端に、発散光または収束光が入射する。これにより、導光部材の入射端に平行光が入射する場合と比較して、より広い配光を実現することができる。
ガルバノミラーの揺動によって、光の偏向角度を変化させ、入射端の端面への光の入射角度を変化させることができる。
この構成によって、コリメートレンズ群から導光部材の入射端に略平行光が入射する。これにより、導光部材の入射端に発散光または収束光が入射する場合と比較して、より狭く指向性が高い配光を実現することができる。
マイクロミラーの角度の変化によって、光の偏向角度を変化させ、入射端への光の入射角度を変化させることができる。
出射端から出射される光の配光の変化に伴って、被写体の各部分を照明する光の明るさが変化する。偏向角度に応じて光源の発光量を変化させることによって、被写体を適切な明るさで照明することができる。
本実施形態に係る内視鏡システム100は、図1に示されるように、長尺のスコープ2と、スコープ2の基端に接続された光源装置3と、画像プロセッサ4とを備えている。また、内視鏡システム100は、被写体Aを撮像する撮像光学系5と、導光部材6と、撮像光学系5の視野を照明するための照明光Lを導光部材6に供給する照明光学系1と、照明光学系1を制御する制御部7とを備えている。
光源11は、例えば、LED(発光ダイオード)のような固体光源である。
第2レンズ群14は、少なくとも1つのレンズを備える。第2レンズ群14は、ガルバノミラー12によって偏向された照明光Lを、入射端6aの端面に集光させる。ガルバノミラー12は、第2レンズ群14によって入射端6aと光学的に共役な位置に配置されている。
本実施形態に係る内視鏡システム100によれば、光源11が発した発散光の照明光Lは、第1レンズ群13によってガルバノミラー12の近傍に集光され、ガルバノミラー12によって偏向され、第2レンズ群14によって導光部材6の入射端6aに導かれる。入射端6aから導光部材6内に入射した照明光Lは、出射端6bから出射され、照明レンズ8から被写体Aへ照射される。
また、光源11からガルバノミラー12に入射した照明光Lの全体が、ガルバノミラー12によって偏向され、第2レンズ群14によって入射端6aへ導かれ、被写体Aに照射される。このように、光源11が発した照明光Lを損失無く被写体Aの照明に使用することによって、照明効率を向上することができるという利点がある。
図4Aおよび図4Bは、MEMSミラーデバイス15を使用した照明光学系10の構成例を示している。照明光学系10は、光源11と、MEMSミラーデバイス15と、光源11とMEMSミラーデバイス15との間に配置された第1レンズ群(コリメートレンズ群)16と、MEMSミラーデバイス15と入射端6aとの間に配置された第2レンズ群(導光レンズ群)17とを備える。
第2レンズ群17は、少なくとも1つのレンズを備える。第2レンズ群17は、MEMSミラーデバイス15によって偏向方向が変化する照明光Lを入射端6aに導く。参照する図面では、第2レンズ群17は、一対のレンズを備える。MEMSミラーデバイス15側のレンズは、MEMSミラーデバイス15によって偏向された照明光Lを受光し、導光部材6側のレンズは、照明光Lを入射端6aに向かって出射する。
図4Bに示されるように、マイクロミラーの揺動によって照明光Lの偏向角度が、図4Aにおける偏向角度から変化すると、入射端6aへの照明光Lの入射角度θが大きくなる。したがって、出射端6bから出射される照明光Lの配光は、図5Bに示されるように、図5Aの配光に比べて広がる。
例えば、図2Aにおける偏向角度と、図2Bにおける偏向角度と、図2Cにおける偏向角度との間でガルバノミラー12が繰り返し高速で揺動した場合、図3A、図3Bおよび図3Cに示される配光が時間的に重畳される。その結果、出射端6bから出射される照明光Lの配光は、図3Dに示されるように、図3A、図3Bおよび図3Cの配光の時間平均となり、中心から周辺まで高い強度を有する。
照明光Lの配光の変化に伴って、照明光Lの中心部分および周辺部分の各々の明るさが変化する。例えば、照明光Lの配光を図5Aの配光から図5Bの配光に変化させた結果、画像内の中心部分の明るさが低下する。このような場合、制御部7は、光源11の発光量を増大させてもよい。あるいは、照明光Lの配光を図5Bの配光から図5Aの配光に変化させた結果、画像の中心部分の明るさが増す。このような場合、制御部7は、光源11の発光量を低下させてもよい。
例えば、制御部7は、画像内の中心部分および周辺部分の明るさを画素値に基づいて検出する。中心部分に比べて周辺部分が暗い場合、制御部7は、出射端6bから出射される照明光Lの配光が広がる方向に偏向素子12,15による照明光Lの偏向角度を変化させることによって、周辺部分の明るさを増大させる。周辺部分に比べて中心部分が暗い場合、制御部7は、出射端6bから出射される照明光Lの配光が狭まる方向に偏向素子12,15による照明光Lの偏向角度を変化させることによって、中心部分の明るさを増大させる。
制御部7は、偏向素子12,15による照明光Lの偏向角度を変化させることに代えて、またはこれに加えて、画像の明るさに応じて光源11の発光量を変化させてもよい。
2 スコープ
3 光源装置
4 画像プロセッサ
5 撮像光学系
6 導光部材
6a 入射端
6b 出射端
7 制御部
8 照明レンズ
11 光源
12 ガルバノミラー(偏向素子)
13 第1レンズ群(集光レンズ群)
14 第2レンズ群(導光レンズ群)
15 MEMSミラーデバイス(偏向素子)
16 第1レンズ群(コリメートレンズ群)
17 第2レンズ群(導光レンズ群)
100 内視鏡システム
Claims (11)
- 光源と、
該光源からの光を偏向する偏向素子と、
1つ以上のレンズを有し、前記偏向素子によって偏向された光を導光部材の入射端に導く導光レンズ群と、
少なくとも1つのレンズを有し、前記光源と前記偏向素子との間に配置された集光レンズ群とを備え、
前記偏向素子が、該偏向素子に入射した光を偏向し、前記光の偏向角度を変化させることによって前記入射端への前記光の入射角度を変化させ、
前記集光レンズ群が、前記光源からの光を集光させることによって前記光源の像を形成し、
前記偏向素子が、前記光源の像の近傍に配置され、前記集光レンズ群によって集光された光を偏向する照明光学系。 - 光源と、
該光源からの光を導光部材の入射端に向かって偏向し、前記入射端が一方の光学的に共役な位置になるレンズの他方の光学的に共役な位置に配置される偏向素子とを備え、
該偏向素子が、該偏向素子に入射した光を偏向し、前記光の偏向角度を変化させることによって前記入射端への前記光の入射角度を変化させる照明光学系。 - 前記偏向素子が、前記偏向角度を経時的に変化させる請求項1または請求項2に記載の照明光学系。
- 前記偏向素子が、前記偏向角度を3つ以上の角度の間で変更可能である請求項1から請求項3のいずれかに記載の照明光学系。
- 前記偏向素子が、前記偏向角度を連続的に変更可能である請求項1から請求項4のいずれかに記載の照明光学系。
- 少なくとも1つのレンズを有し、前記光源と前記偏向素子との間に配置された集光レンズ群をさらに備え、
該集光レンズ群が、前記光源からの光を集光させることによって前記光源の像を形成し、
前記偏向素子が、前記光源の像の近傍に配置され、前記集光レンズ群によって集光された光を偏向する請求項2に記載の照明光学系。 - 前記偏向素子が、前記光源からの前記光の光軸上に配置されたガルバノミラーである請求項1から請求項6のいずれかに記載の照明光学系。
- 光源と、
該光源からの光を偏向する偏向素子と、
1つ以上のレンズを有し、前記偏向素子によって偏向された光を導光部材の入射端に導く導光レンズ群と、
少なくとも1つのレンズを有し、前記光源と前記偏向素子との間に配置されたコリメートレンズ群とを備え、
前記偏向素子が、該偏向素子に入射した光を偏向し、前記光の偏向角度を変化させることによって前記入射端への前記光の入射角度を変化させ、
前記コリメートレンズ群が、前記光源からの光を略平行光に形成する照明光学系。 - 前記偏向素子が、複数のマイクロミラーを有し、該複数のマイクロミラーの各々の角度が可変である、MEMSミラーデバイスである請求項8に記載の照明光学系。
- 前記光源が、前記偏向素子による前記光の偏向角度に応じて発光量を変化させる請求項1から請求項9のいずれかに記載の照明光学系。
- 入射端および出射端を有し、前記入射端に入射した光を導光し前記出射端から出射する導光部材と、
請求項1から請求項10のいずれかに記載の照明光学系と、
該照明光学系の前記出射端から出射された光で照明されている被写体を撮像する撮像光学系と、
前記偏向素子および前記光源の少なくとも一方を制御する制御部とを備え、
該制御部が、前記撮像光学系によって取得された前記被写体の画像に基づいて、前記偏向素子による前記光の偏向角度および前記光源の発光量の少なくとも一方を制御する内視鏡システム。
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